自卸车的制作方法

本实用新型涉及一种用自卸车。

背景技术：

自卸车，有时称为自卸车或翻斗车，是典型地在建筑工业中用于运输物料(例如，砂砾或沙子)的车辆。自卸车通常包括发动机、驾驶舱和拖车。拖车通常具有拖车底盘或车架，顶部敞开的立方形容器形式的自卸车车体被枢转地安装至拖车底盘或车架。液压缸被提供在车架和自卸车车体之间，且可被伸出以枢转自卸车车体至其中负载被从车体清空的自卸位置。液压缸可被收缩以降低自卸车车体。应意识到，这仅是自卸式卡车的一种形式且存在其他类型。

在使用中，随着自卸车车体从静止位置向完全倾斜的自卸位置移动，负载(例如物料)被逐渐从自卸车车体倾倒出来。为了完全清空自卸车车体，操作者可能必须缓慢向前驾驶自卸式卡车。然而，如果车辆行驶得过快，或者如果操作者意外地离开了处于自卸位置的自卸车车体，自卸式卡车具有可能倾覆的风险。很显然，这是非常不希望的。

因而需要提供一种方法和系统，其至少在一定范围内解决了这一问题。

技术实现要素：

一种操作自卸车的方法，所述自卸车包括相对于车架能够可枢转地移动的自卸车车体，液压缸布置在自卸车车体和车架之间，并且是可促动的用于枢转所述自卸车车体，所述方法包括：监测关于当前车速的车速参数；监测下述中的至少一个，(i)关于液压缸内的液压压力的压力参数，以及(ii)关于自卸车车体的角位置的角位置参数；至少基于所监测到的车速参数和所监测到的(i)压力参数和(ii)角位置参数中的至少一个来确定车辆是否超速；以及在确定车辆超速的情况下产生输出。如果对于特定的自卸车车体条件和/或自卸车车体重量来说车辆超速了，则该方法可防止或警告操作者。

术语“角位置参数”覆盖了能够确定出自卸车车体的角位置和/或自卸角的任 何可测量参数。因而，角位置参数并不必须通过直接测量自卸车车体的角位置而产生。例如，角位置参数可通过测量另一因子而产生，例如液压缸的倾角、液压缸的长度、或车架和自卸车车体的下表面之间的垂直距离。

术语“压力参数”覆盖了能够确定出液压缸中的液压流体压力的任何可测量参数。

该方法可包括监测压力参数和角位置参数两者，并且至少基于所监测到的车速参数以及所监测到的压力参数和角位置参数来确定车辆是否超速。

压力参数可通过测量液压缸中的液压压力的压力传感器产生。压力传感器可安装至液压缸。压力传感器可安装在设置于液压缸中的端口内。在其它实施方式中，压力传感器可提供在被连接至液压缸的流体线路中。压力传感器可以是被布置用于产生电子压力信号的电子压力计，该电子压力信号的值与液压缸中的液压压力有关。

角位置参数可以通过倾角传感器产生。倾角传感器可测量液压缸的倾角。倾角传感器可安装至液压缸。倾角传感器可测量液压缸在垂直于液压缸的枢转轴的平面中的倾角(也就是，前后倾角)。倾角传感器可测量自卸车车体的倾角。倾角传感器可安装至自卸车车体。角度位置参数可以通过旋转位置传感器产生。旋转位置传感器可测量液压缸围绕液压缸的枢转轴的角位置。旋转位置传感器可测量自卸车车体围绕液压缸的枢转轴的角位置。位置传感器、例如倾角(或倾斜度)传感器或旋转位置传感器可以是电子式的且可被布置用于产生电子信号，该电子信号的值与自卸车车体的角位置有关。

车速参数可从车辆的发动机控制器接收。这可从CAN总线获得。车速参数可通过如下产生：运动传感器，例如加速计或惯性测量单元，或者测量车辆驱动轴转速的驱动轴速度传感器(例如感应传感器)。运动传感器可安装至液压缸。

确定车辆是否超速可包括使用算法。确定车辆是否超速可包括比较车速参数与参考数据。此比较可以是直接比较或间接比较。例如，车速参数可在比较之前被转化至另一形式(例如，以mph或km/h为单位的速度)。该方法进一步包括，如果确定了车辆超速，则产生警告。警告可以包括视觉和/或听觉警告。该方法进一步包括，如果确定了车辆超速，则朝向静止位置降低自卸车车体。

依照另一个方面，提供了一种用于自卸车的系统，所述自卸车包括相对于车架能够可枢转地移动的自卸车车体，液压缸布置在自卸车车体和车架之间，并且是可促动的用于枢转所述自卸车车体，所述系统包括：车速监测模块，其被布置 用于监测关于当前车速的车速参数；自卸车车体监测模块，其被布置用于监测下述中的至少一个，(i)关于液压缸内的液压压力的压力参数，以及(ii)关于自卸车车体的角位置的角位置参数；超速确定模块，其被布置用于：至少基于所监测到的车速参数和所监测到的(i)压力参数和(ii)角位置参数中的至少一个来确定车辆是否超速；以及在确定车辆超速的情况下产生输出。

自卸车车体监测模块可被布置用于监测压力参数和角位置参数二者。超速确定模块可被布置用于至少基于所监测到的车速参数以及所监测到的压力参数角位置参数确定车辆是否超速。

该系统可进一步包括压力传感器，其被布置用于测量液压缸内的液压压力且被布置用于产生压力参数。该系统可进一步包括倾角传感器，其被布置用于产生角位置参数。倾角传感器可被布置用于测量液压缸的倾角。倾角传感器可测量自卸车车体的倾角。该系统可进一步包括旋转位置传感器，其被布置用于产生所述角位置参数。旋转位置传感器可被布置用于测量液压缸围绕液压缸枢转轴的角位置。旋转位置传感器可被布置用于测量自卸车车体围绕液压缸枢转轴的角位置。

车速监测模块可被布置为连接至车辆的发动机控制器，使其可从发动机控制器接收车速参数。

该系统可进一步包括被布置用于产生车速参数的运动传感器，例如计或惯性测量单元，或者被布置用于测量车辆驱动轴的转速的驱动轴速度传感器。

超速确定模块可被布置用于确定车辆是否超速，包括使用算法。该系统可进一步包括存储参考数据的存储模块。超速确定模块可被布置用于确定车辆是否超速，包括比较车速参数与存储在存储模块中的参考数据。该系统可进一步包括警告产生器，其被布置为如果确定了车辆超速则产生警告。警告产生器可以包括视觉和/或听觉警告产生器。该系统可进一步包括液压缸控制模块，其被布置用于在确定了车辆超速的情况下促动液压缸以朝向静止位置降低自卸车车体。

依照又一个方面，提供了一种自卸车，包括：自卸车车体，其相对车架能够可枢转地移动；液压缸，其被布置在所述车架和所述自卸车车体之间，并且是可促动的用于枢转所述自卸车车体；以及依照在此的任何陈述的系统。压力传感器可安装至液压缸。倾角传感器可安装至液压缸。倾角传感器可安装至自卸车车体。运动传感器可安装至液压缸。

依照又一个方面，提供了一种液压缸组件，包括：液压缸，其具有垂直于所述液压缸的纵向轴线的至少一个枢转轴；以及至少一个倾角传感器，其被耦合至 所述液压缸从而能够产生关于液压缸在垂直于所述枢转轴的平面中的倾角的前后倾角参数。液压缸组件可进一步包括运动传感器，例如加速计或惯性测量单元，其被耦合至液压缸且能够产生速度参数。

依照又一个方面，提供了一种液压缸组件，包括：液压缸，其具有垂直于所述液压缸的纵向轴线的至少一个枢转轴；以及运动传感器，例如加速计或惯性测量单元，其被耦合至所述液压缸且能够产生速度参数。液压缸组件可进一步包括至少一个倾角传感器，其被耦合至液压缸，使其能够产生关于液压缸在垂直于枢转轴的平面中的倾角的前后倾角参数。

所述液压缸的至少一端可设置有限定出所述枢转轴的眼孔。液压缸组件可进一步包括压力传感器，其被耦合至所述液压缸从而能够产生关于所述液压缸内的液压压力的压力参数。

本实用新型可包括在此提到的各特征和/或限制的任何组合，除非这些特征的组合相互排斥。

附图说明

现在将通过示例的方式描述本实用新型的实施方式，参考附图，其中：

附图1示意性地示出了自卸式卡车的透视图；

附图2示意性地示出了附图1的自卸式卡车没有牵引车的透视图；

附图3示意性地示出了用于自卸式卡车的速度警告系统；

附图4示意性地示出了自卸式卡车，其中自卸车车体处于静止位置；

附图5示意性地示出了自卸式卡车，其中自卸车车体处于完全自卸位置；以及

附图6示意性地示出了替代自卸式卡车。

具体实施方式

附图1和2示出了自卸式卡车1，有时称为翻斗车，包括牵引车2和拖车4。拖车4具有拖车底盘或车架6，自卸车车体8被可枢转地安装至此。自卸车车体8围绕着被定位于底盘6后部的横轴10可枢转地安装至底盘6。自卸车车体8是具有敞开的顶部的立方形容器的形式。自卸车车体8的后面板(或门)12在其上边缘铰接且可被锁定和解锁，使得该后面板可被打开以允许自卸车车体8内的物体被清空。提供液压缸14，其在下端可枢转地附接至底盘6的前部且上端可枢转地 附接至自卸车车体8的前部。液压缸14可被伸出(如附图1所示)，以使自卸车车体8围绕轴10枢转至被完全自卸位置，这时后面板12被解锁的话，自卸车车体8中的任何负载都被清空至地面。液压缸14可被收缩，从而使自卸车车体8枢转回到其坐落在底盘6上的静止位置。由于液压缸14的下端被可枢转地固定至底盘6，且液压缸14的上端被可枢转地固定至自卸车车体8，所以在液压缸14相对于底盘的倾角α和自卸车车体8相对于底盘6的倾角θ之间具有一定(fixed)的关系。

自卸式卡车1进一步包括液压促动系统20，用于促动液压缸14。液压促动系统20包括油箱22、泵24和阀组件26，它们与流体线路连接以形成流体回路。还提供控制(pilot)系统(未示出)，用于在多个配置之间切换阀组件26。阀组件26提供有通过流体线路28液压地连接至液压缸14的端口。阀组件26可在多个配置之间切换，从而操作液压缸14。在阀组件26的旁通配置中，通过泵24运行，液压流体通过泵24循环，从油箱22、通过阀组件26回到油箱22。为了使液压缸14伸出以将自卸车车体8枢转至完全自卸位置(如附图1和2所示)，阀组件26切换至上升配置，在该配置中泵26将液压流体从油箱22泵入液压缸14内使其伸出。当液压缸14已经充分伸出(完全伸出或伸出了所需量)时，阀组件26被返回至旁通配置，在该旁通配置中，通过泵24运行，液压流体循环，从油箱22经过阀组件26回到油箱22。在阀组件26的旁通配置中，流体线路28被封闭，并因而液压缸14保持在伸出配置中。在这一实施方式中，液压促动系统20提供有自动停止机构，其当液压缸已经完全伸出时自动切换阀组件26至旁通配置。自动停止机构是开关的形式，液压缸14的缸体在到达完全伸出位置时触发该开关。阀组件26还提供有压力释放旁通阀。如果阀组件26中的液压流体的压力超过阈值(其可能是由于自卸车车体8中的过重负载造成)，液压流体被转向至油箱22，而不被泵入液压缸14中。这是用于防止过重负载被提升而设置的安全特征。为了降低液压缸14，泵24被断电且阀组件26被切换至下降配置。在这一配置中，流体线路28打开，液压缸14在自卸车车体8的重量作用下收缩，液压流体回到油箱22。

如果自卸式卡车1在自卸车车体8被升起的时候(也就是，被背离静止位置枢转)行驶，则可能会出现安全性风险。正如下文详细描述的，自卸式卡车1提供有速度警告系统40，如果对于自卸车的给定情形来说车速太高则产生警告。

附图3示出了速度警告系统40，用于产生速度警告。速度警告系统40包括测量液压缸14内的液压流体、比如油的压力的压力传感器42和测量液压缸14在与 下枢转轴30垂直的平面内的倾角(即倾斜角度)的倾角(即倾斜度)传感器。液压缸14的下枢转轴30通过眼孔32的轴定义，通过眼孔32，液压缸14被可枢转地安装至底盘6。类似地，上枢转轴34(平行于下轴30)通过眼孔36的轴定义，通过眼孔36，液压缸14被可枢转地安装至自卸车车体8。压力传感器42是电子压力转换器，其被安装在设置于液压缸14的外壁中的端口内。压力传感器42因而被固定至液压缸14且暴露至液压缸14内的液压流体。压力传感器42被布置用于产生代表所检测到的液压压力(也就是，液压流体的压力)的电子信号。因而，液压缸14内的液体压力可由压力传感器42产生的电子信号而确定。倾角传感器44安装至液压缸14的外表面，且定位成使其能够测量液压缸14在垂直于枢转轴30的平面中的前后(也就是，向前/向后)倾角。倾角传感器44被布置用于产生代表倾角α的电子信号。在该实施例中，在卡车底盘6水平的情况下，液压缸14的倾角α可由倾角传感器44产生的电子信号而确定。由于倾角和自卸角之间具有一定的关系，由倾角传感器44产生的电子信号还与自卸角θ有关(也就是，在卡车底盘6水平的情况下，自卸角θ可由倾角传感器产生的电子信号而确定)。

车速警告系统40进一步包括车速监测模块52、自卸车车体监测模块54、超速确定模块56、液压缸控制模块58和显示器60。车速监测模块52被布置用于连接至自卸式卡车发动机的控制器(未示出)，例如通过CAN总线。速度监测模块52被构造用于接收(或获取)关于自卸车1速度的速度信号。压力传感器42和倾角传感器44通过适当的布线而连接至自卸车车体监测模块54，使得监测模块54可接收由传感器42、44产生的电子信号。应意识到，在其它实施方式中，传感器42、44可被无线连接至自卸车车体监测模块54。此外，车速监测模块52可无线连接至发动机控制器。超速确定模块56连接至车速监测模块52和自卸车车体监测模块54且接收由这些模块52、56监测的速度信号、压力信号和倾角信号。超速监测模块56被构造用于，基于自卸车车体8内的负载(由压力信号表示)和自卸车车体8的自卸角(由倾角信号表示)，确定自卸车1的当前速度(由速度信号表示)是否超速。在这一实施方式中，速度监测模块56被构造用于基于当前负载和自卸角来确定最大允许速度，且被构造用于，如果当前车速超过了这一最大允许速度则确定当前超速。然而，应意识到，在其它实施方式中，可使用其它方法来确定超速。液压缸控制模块58(通过控制系统)耦合至自卸式卡车1的液压促动系统20，使得如果超速确定模块56确定了车辆超速，则它可自动促动液压缸14，使自卸车车体8返回至静止位置。显示器60连接至超速确定模块56且构造 为如果速度确定模块56确定了车辆超速则显示警告。显示器60是LCD屏，其被构造用于显示视觉警告，并且还提供发声器来产生听觉警告。在这一实施方式中，显示器60安装在牵引车2的仪表板中，使得操作者容易看到。然而，在其它实施方式中，它可位于外部，或它可以是无线手持装置的形式(例如，智能手机或平板电脑)。如果显示器60由便携式无线装置、例如智能手机或平板电脑提供，它还可合并多个模块52、54、56，且可与发动机控制器(未示出)和传感器42、44无线通讯。应意识到，其它显示器、例如一个或多个LED可被用于提供警告。

现在将参考附图4和5描述自卸车的操作。

在开始自卸操作之前，自卸式卡车1行驶至底盘6基本上水平的位置。最初，容纳负载16(例如沙子)的自卸车车体8处于静止位置(附图4)。在自卸车车体8的静止位置，它坐落在拖车4的底盘6上，使得负载被直接传递至底盘6。因此，在静止位置中，没有负载被传递经过液压缸14。为了开始自卸操作，自卸车车体8内的负载16被逐渐地倾倒出来，操作者使用液压促动系统20的控制杆(未示出)来延伸液压缸14。这使得自卸车车体8围绕轴10从静止位置朝向完全自卸(fullytipped)位置(附图5)枢转。在这一实施方式中，完全自卸位置相对于水平底盘6成近似50°的自卸角。由于在自卸操作期间后门12被解锁，所以随着液压缸14延伸，负载16被倾倒至地面上。为了将负载倾倒到地面上，操作者可能需要向前缓慢驾驶自卸式卡车1。

只要自卸车车体8枢转离开底盘6，负载即被传递通过液压缸14，这对液压缸14内的液压流体施加压力。该压力在自卸操作的起始阶段期间处于最高值。随着自卸车车体8的自卸角增加，该压力由于负载16被逐渐倾倒至地面而降低。该压力还随着自卸车车体8和负载16的重心移动得更接近后自卸车轴10、且随着液压缸14的倾角的减小而降低。应注意到，如果液压缸14是套筒式(多级)液压缸，那么该压力(尽管不是力)可能具有阶跃变化。随着液压缸14延伸，自卸车车体8的自卸角增加且液压缸14的倾角降低。

车速监测模块52持续监测由发动机控制器产生的、关于车速的速度信号。同时，自卸车车体监测模块54持续监测由压力传感器42产生的压力信号的值和由倾角传感器44产生的倾角的值。角位置信号通过测量液压缸14的前后倾角而产生，但是由于液压缸14和自卸车车体8之间具有一定的关系，其还与自卸角(也就是，自卸车车体8的角位置)有关。超速确定模块56确定所监测的信号，且基于压力信号和倾角信号的值，计算最大允许速度。计算得到的最大允许速度取决 于液压缸内的压力和自卸车车体8的自卸角二者。超速确定模块56随后确定由速度信号表示的当前速度是否超过了最大允许速度。该最大允许速度被动态计算且是液压缸压力和自卸角二者的函数。例如，液压压力越高且自卸角越高，计算得到的最大允许速度越低。高液压压力和低自卸角可产生更高的最大允许速度。如果确定了当前车辆超速，则显示器60产生视觉警告，且还产生听觉警告。此外，响应于确定了车辆超速，液压缸控制模块58与液压促动模块20通讯，以自动促动液压缸14将自卸车车体8返回至静止位置(附图4)。这些测量结果警告操作者存在的问题，允许操作者降低行驶速度。将自卸车车体8返回至静止位置最小化了自卸式卡车1倾倒的任何危险。

速度警告系统40可具有多种假定，为了能够确定车辆速度是否超速。例如，超速确定模块56可假定底盘6是水平的。如果底盘6不是水平的，则超速确定模块56可能够确定底盘6的倾角，且可使用这一值来校正任何倾斜。例如，底盘6可被提供有倾角传感器，其被布置用于产生表示倾角的信号。在其它布置中，由附接至液压缸14的倾角传感器44产生的信号可被用于确定底盘6的倾角。

上文已经描述了，所述角位置参数通过被附接至液压缸14的倾角传感器产生。然而，可使用其它适当的传感器。例如，倾角传感器可被附接至自卸车车体8，以测量自卸车车体的角位置。此外，可使用旋转位置传感器来测量在自卸车车体8的枢转轴10处、或液压缸14的下或上枢转轴30、34处的旋转量。由这些传感器产生的信号可都与自卸车车体的角位置(无论是相对于底盘6的还是水平的)有关。此外，线性位置传感器可被用于监测液压缸14的长度。这一传感器例如可包括霍尔效应传感器。由线性位置传感器产生的信号可再次用于确定自卸车车体8的角位置。在另一布置中，可提供距离传感器，以测量车架和自卸车车体8的下前边缘(也就是，升高的边缘)之间的垂直距离。由于传感器的输出与自卸车车体8的角位置有关，所以传感器将产生角位置参数。

与在液压缸14壁中的端口中提供压力传感器42相反，压力传感器可被提供在连接阀组件26至液压缸14的流体线路28中。本质上，压力传感器42可提供在液压系统中可以探测液压缸14中的液压压力的任何适当位置处。

在上述的实施方式中，速度信号被从自卸式卡车1的主发动机管理系统获得。然而，该速度信号可通过使用运动传感器获得，例如被安装至自卸车的一部分的加速计或惯性测量单元(IMU)。例如，运动传感器可被安装至液压缸，且通过这一传感器产生的信号可被输出至车速监测模块。此外，在另一实施方式中，可提 供驱动轴速度传感器，以测量驱动轴的转速。这可以是感应传感器的形式，监测磁铁所连接的驱动轴的旋转。驱动轴速度传感器的输出可被用作车速参数。当然，在其它实施方式中，车辆传动系统的其它部件可通过车速监测模块52监测。

已经描述了，超速确定模块56通过计算动态的最大允许速度并且检查当前速度是否超过这一值来确定是否超速。然而，可以使用确定超速的其它方法。例如，可提供与多种倾角、液压压力和最大速度相关联的查找表或数据库。最大允许速度可从这一数据库获取，并且可检查当前速度是否超过了这一值。当然，还可使用其它适当方法。

在一个实施方式中，速度警告系统40可被合并至发动机管理系统，使得系统40可实际限制车速至最大允许速度。在其它实施方式中，如果超速，则速度警告系统40可防止车辆的任何运动。

在上述实施方式中，已经描述了最大速度被确定并且当前速度与这一最大值相比较。虽然该速度可以以mph或km/h为单位计算出，但也可使用表示速度的其它值。

应意识到，该系统可与其中自卸车车体8可通过液压缸枢转或移动的任何适当类型的自卸式卡车一起使用。例如，如在附图6中所示，自卸式卡车1可包括牵引车2，牵引车2具有底盘6，液压缸14连接在车架6和自卸车车体8之间。自卸式卡车14进一步包括拉杆9，其在第一端可枢转地连接至底盘6的第一枢转轴10处，且在第二端连接至自卸车车体8的第二枢转轴11处。为了使自卸车车体8从静止位置(未示出)枢转至完全自卸位置(附图6)，液压缸14伸出，这导致自卸车车体8围绕枢转轴10相对车架6、且围绕枢转轴11相对拉杆9顺时针枢转(附图6中)。还应注意到，为了测量自卸车车体8的角位置(也就是，自卸角)，可测量拉杆9的倾角，因为此角度和自卸角(和液压缸14的倾角)之间具有一定的关系。

速度警告系统40可以是很多智能系统中的一种，其中自卸式卡车1被提供有用于提供与自卸式车辆和/或由自卸车车体承载的负载有关的信息的任何适当系统并且因而可以是与该系统的组合。如果提供多个智能系统，例如，它们可共享同一显示器或处理器。

上文描述的装置、系统和方法的一些方面可被体现为机器可读指令，例如处理器控制代码，例如在非易失载体媒介上，该媒介例如是硬盘、CD-或DVD-ROM，编程存储器、例如只读存储器(固件)，或者在数据载体上，该数据载体例如是光 学或电信号载体。对于一些应用，本实用新型的实施方式将实施在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)、或FPGA(现场可编程门阵列)上。因而，代码可包括传统程序代码或微代码或，例如用于建立或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可包括用于动态配置可重构装置、例如可再编程逻辑门阵列的代码。类似地，该代码可包括用于硬件描述语言的代码，例如Verilog TM或VHDL(非常高速集成电路硬件描述语言)。代码可分布在彼此通讯的多个耦合部件之间。在适当情况下，实施方式还可使用运行在场-可(再)编程模拟阵列或类似装置上的代码实施，从而配置模拟硬件。